202X學(xué)年高中物理第4章勻速圓周運動第2節(jié)向心力與向心加速度課件魯科版必修2

1、第第2節(jié)向心力與向心加速度節(jié)向心力與向心加速度學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉核心提煉1.知道什么是向心力和向心加速度。知道什么是向心力和向心加速度。2.理解向心力的效果、來源，并會分析向心理解向心力的效果、來源，并會分析向心力。力。3.掌握向心力、向心加速度的公式并會相關(guān)掌握向心力、向心加速度的公式并會相關(guān)的計算。的計算。2個概念個概念向心力、向心加速度向心力、向心加速度一、向心力及其方向一、向心力及其方向閱讀教材第閱讀教材第7173頁頁“向心力局部，知道向心力的概念及方向。向心力局部，知道向心力的概念及方向。1.定義：做圓周運動的物體，受到的始終指向定義：做圓周運動的物體，受到的始終指向_的效果力

2、。的效果力。2.方向：始終指向方向：始終指向_，總是與運動方向，總是與運動方向_。3.作用效果：向心力只改變速度作用效果：向心力只改變速度_ ，不改變速度，不改變速度_，因此向心力不做功。，因此向心力不做功。4.來源：可能是來源：可能是_、 _、 _或是它們的或是它們的_或分力。做勻速圓或分力。做勻速圓周運動的物體，向心力就是物體受到的周運動的物體，向心力就是物體受到的_ ，做非勻速圓周運動的物體，向心，做非勻速圓周運動的物體，向心力不是物體所受到的合外力。力不是物體所受到的合外力。圓心圓心圓心圓心垂直垂直方向方向大小大小彈力彈力重力重力摩擦力摩擦力合力合力合外力合外力二、向心力的大小二、向心

3、力的大小閱讀教材第閱讀教材第7273頁頁“向心力的大小局部，知道向心力的表達(dá)式，并會簡單應(yīng)用。向心力的大小局部，知道向心力的表達(dá)式，并會簡單應(yīng)用。1.實驗探究實驗探究控制變量控制變量探究內(nèi)容探究內(nèi)容m、r相同，改變相同，改變探究向心力探究向心力F與與_的關(guān)系的關(guān)系m、相同，改變相同，改變r探究向心力探究向心力F與與_的關(guān)系的關(guān)系、r相同，改變相同，改變m探究向心力探究向心力F與與_的關(guān)系的關(guān)系角速度角速度半徑半徑r r質(zhì)量質(zhì)量mm2r思考判斷思考判斷(1)探究向心力大小與哪些因素有關(guān)應(yīng)采用控制變量法。探究向心力大小與哪些因素有關(guān)應(yīng)采用控制變量法。()(2)做勻速圓周運動的物體線速度越大，所需向

4、心力越大。做勻速圓周運動的物體線速度越大，所需向心力越大。()(3)做勻速圓周運動的物體運動半徑越大，所需向心力越大。做勻速圓周運動的物體運動半徑越大，所需向心力越大。()答案答案(1)(2)(3)三、向心加速度三、向心加速度閱讀教材第閱讀教材第70頁頁“向心加速度局部，知道向心加速度的概念，知道向心加速度方向心加速度局部，知道向心加速度的概念，知道向心加速度方向的變化特點。了解向心加速度與線速度、角速度及半徑的幾個關(guān)系表達(dá)式。向的變化特點。了解向心加速度與線速度、角速度及半徑的幾個關(guān)系表達(dá)式。1.定義：做圓周運動的物體受到向心力的作用，存在一個由定義：做圓周運動的物體受到向心力的作用，存在一

5、個由_產(chǎn)生的加速度。產(chǎn)生的加速度。2.大?。捍笮。篴_或或a_。3.方向：與方向：與_的方向一致，始終指向的方向一致，始終指向_。4.勻速圓周運動的性質(zhì)：勻速圓周運動是加速度大小勻速圓周運動的性質(zhì)：勻速圓周運動是加速度大小_、方向、方向_的變的變加速運動。加速運動。向心力向心力向心力向心力圓心圓心不變不變不斷改變不斷改變思維拓展思維拓展答案答案(1)不矛盾。說向心加速度與半徑成反比是在線速度一定的情況下；說向不矛盾。說向心加速度與半徑成反比是在線速度一定的情況下；說向心加速度與半徑成正比是在角速度一定的情況下，所以二者并不矛盾。心加速度與半徑成正比是在角速度一定的情況下，所以二者并不矛盾。(2

6、)做變速圓周運動的物體，加速度的方向并不指向圓心。做變速圓周運動的物體，加速度的方向并不指向圓心。對勻速圓周運動向心力的理解與應(yīng)用對勻速圓周運動向心力的理解與應(yīng)用要點歸納要點歸納1.向心力的特點向心力的特點2.向心力的作用效果：向心力的作用效果：由于向心力的方向與物體運動方向始終垂直，故向心力不改變由于向心力的方向與物體運動方向始終垂直，故向心力不改變線速度的大小，只改變線速度的方向。線速度的大小，只改變線速度的方向。3.向心力的來源向心力的來源常見幾個實例分析：常見幾個實例分析：實例實例向心力向心力示意圖示意圖用細(xì)線拴住的小球在豎直面用細(xì)線拴住的小球在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動至最高點時內(nèi)轉(zhuǎn)動至最高點時繩

7、子的拉力和小球的重力的合繩子的拉力和小球的重力的合力提供向心力，力提供向心力，F(xiàn)向向FG用細(xì)線拴住小球在光滑水平用細(xì)線拴住小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運動面內(nèi)做勻速圓周運動線的拉力提供向心力，線的拉力提供向心力，F(xiàn)向向T物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運動，物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運動，且相對轉(zhuǎn)盤靜止且相對轉(zhuǎn)盤靜止轉(zhuǎn)盤對物體的靜摩擦力提供向轉(zhuǎn)盤對物體的靜摩擦力提供向心力，心力，F(xiàn)向向f小球在細(xì)線作用下，在水平小球在細(xì)線作用下，在水平面內(nèi)做圓周運動面內(nèi)做圓周運動小球的重力和細(xì)線的拉力的合小球的重力和細(xì)線的拉力的合力提供向心力，力提供向心力，F(xiàn)向向F合合木塊隨圓桶繞軸線做圓周運木塊隨圓桶繞軸線做圓周運動動圓桶側(cè)壁

8、對木塊的彈力提供向圓桶側(cè)壁對木塊的彈力提供向心力，心力，F(xiàn)向向N精典例如精典例如例例1 關(guān)于向心力的說法正確的選項是關(guān)于向心力的說法正確的選項是()A.物體由于做圓周運動還受到一個向心力物體由于做圓周運動還受到一個向心力B.向心力可以是任何性質(zhì)的力向心力可以是任何性質(zhì)的力C.做勻速圓周運動的物體其向心力是恒力做勻速圓周運動的物體其向心力是恒力D.做圓周運動的物體所受各力的合力一定指向圓心做圓周運動的物體所受各力的合力一定指向圓心解析解析力是改變物體運動狀態(tài)的原因，因為有向心力物體才做圓周運動，而不是因力是改變物體運動狀態(tài)的原因，因為有向心力物體才做圓周運動，而不是因為做圓周運動才產(chǎn)生向心力，也

9、不能說物體還受一個向心力，故為做圓周運動才產(chǎn)生向心力，也不能說物體還受一個向心力，故A錯誤；向心力是錯誤；向心力是效果力，可以是任何一種性質(zhì)的力，故效果力，可以是任何一種性質(zhì)的力，故B正確；物體做勻速圓周運動的向心力方向正確；物體做勻速圓周運動的向心力方向永遠(yuǎn)指向圓心，其大小不變，方向時刻改變，故永遠(yuǎn)指向圓心，其大小不變，方向時刻改變，故C錯誤；只有勻速圓周運動中，合錯誤；只有勻速圓周運動中，合外力提供向心力，而非勻速圓周運動中向心力并非物體所受的合外力，而是合外力外力提供向心力，而非勻速圓周運動中向心力并非物體所受的合外力，而是合外力指向圓心的分力提供向心力，故指向圓心的分力提供向心力，故D

10、錯誤。錯誤。答案答案B例例2 如圖如圖1所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有一質(zhì)量為所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有一質(zhì)量為m的物體的物體(可視為質(zhì)點可視為質(zhì)點)，連接物體和轉(zhuǎn)軸的，連接物體和轉(zhuǎn)軸的繩子長為繩子長為r，物體與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是其壓力的，物體與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是其壓力的倍，轉(zhuǎn)盤的角速度由零逐漸倍，轉(zhuǎn)盤的角速度由零逐漸增大，求：增大，求： “一、二、三、四求解圓周運動問題一、二、三、四求解圓周運動問題針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練1 (2021株洲高一檢測株洲高一檢測)如圖如圖2所示，有一質(zhì)量為所示，有一質(zhì)量為m1的小球的小球A與質(zhì)量為與質(zhì)量為m2的物的物塊塊B通過輕繩相連，輕繩穿過光滑水平板中央的小孔通過輕繩相連

11、，輕繩穿過光滑水平板中央的小孔O。當(dāng)小球。當(dāng)小球A在水平板上繞在水平板上繞O點點做半徑為做半徑為r的圓周運動時，物塊的圓周運動時，物塊B剛好保持靜止。求：剛好保持靜止。求：圖圖2(1)輕繩的拉力；輕繩的拉力；(2)小球小球A運動的線速度大小。運動的線速度大小。解析解析(1)物塊物塊B受力平衡，故輕繩拉力受力平衡，故輕繩拉力Tm2g向心加速度的理解向心加速度的理解要點歸納要點歸納1.物理意義：描述線速度改變的快慢，只表示速度方向變化的快慢，不表示速度大小物理意義：描述線速度改變的快慢，只表示速度方向變化的快慢，不表示速度大小變化的快慢。變化的快慢。2.方向：不管向心加速度方向：不管向心加速度an

12、的大小是否變化，的大小是否變化，an的方向始終指向圓心，是時刻改變的，的方向始終指向圓心，是時刻改變的，所以圓周運動的向心加速度時刻發(fā)生改變，圓周運動是一種變加速曲線運動。所以圓周運動的向心加速度時刻發(fā)生改變，圓周運動是一種變加速曲線運動。3.無論是勻速圓周運動，還是變速圓周運動都有向心加速度，且方向都指向圓心。無論是勻速圓周運動，還是變速圓周運動都有向心加速度，且方向都指向圓心。精典例如精典例如例例3 (多項選擇多項選擇)關(guān)于向心加速度，以下說法正確的選項是關(guān)于向心加速度，以下說法正確的選項是()A.向心加速度的方向始終與速度方向垂直向心加速度的方向始終與速度方向垂直B.向心加速度只改變線速

13、度的方向，不改變線速度的大小向心加速度只改變線速度的方向，不改變線速度的大小C.物體做圓周運動時的加速度方向始終指向圓心物體做圓周運動時的加速度方向始終指向圓心D.物體做勻速圓周運動時的加速度方向始終指向圓心物體做勻速圓周運動時的加速度方向始終指向圓心解析向心加速度的方向沿半徑指向圓心，速度方向那么沿圓周的切線方向，所以解析向心加速度的方向沿半徑指向圓心，速度方向那么沿圓周的切線方向，所以向心加速度的方向始終與速度方向垂直，只改變線速度的方向，選項向心加速度的方向始終與速度方向垂直，只改變線速度的方向，選項A、B正確；物正確；物體做勻速圓周運動時，只具有向心加速度，加速度方向始終指向圓心，選項

14、體做勻速圓周運動時，只具有向心加速度，加速度方向始終指向圓心，選項D正確；正確；物體做變速圓周運動時，物體的向心加速度與切向加速度的合加速度的方向不指向物體做變速圓周運動時，物體的向心加速度與切向加速度的合加速度的方向不指向圓心，選項圓心，選項C錯誤。錯誤。ABD針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練2 以下關(guān)于勻速圓周運動中向心加速度的說法正確的選項是以下關(guān)于勻速圓周運動中向心加速度的說法正確的選項是()A.向心加速度表示做圓周運動的物體速率改變的快慢向心加速度表示做圓周運動的物體速率改變的快慢B.向心加速度表示角速度變化的快慢向心加速度表示角速度變化的快慢C.向心加速度描述線速度方向變化的快慢向心加速度描述線速

15、度方向變化的快慢D.勻速圓周運動的向心加速度不變勻速圓周運動的向心加速度不變解析勻速圓周運動中速率不變，向心加速度只改變速度的方向，顯然解析勻速圓周運動中速率不變，向心加速度只改變速度的方向，顯然A項錯誤；勻項錯誤；勻速圓周運動的角速度是不變的，所以速圓周運動的角速度是不變的，所以B項錯誤；勻速圓周運動中速度的變化只表現(xiàn)為項錯誤；勻速圓周運動中速度的變化只表現(xiàn)為速度方向的變化，加速度作為反映速度變化快慢的物理量，向心加速度只描述速度方速度方向的變化，加速度作為反映速度變化快慢的物理量，向心加速度只描述速度方向變化的快慢，所以向變化的快慢，所以C項正確；向心加速度的方向是時刻變化的，所以項正確；向心加速度的方向是時刻變化的，所以D項錯誤。項錯誤。答案答案C向心加速度公式的理解和應(yīng)用向心加速度公式的理解和應(yīng)用要點歸納要點歸納1.向心加速度的幾種表達(dá)式向心加速度的幾種表達(dá)式2.向心加速度與半徑的關(guān)系向心加速度與半徑的關(guān)系(3)假設(shè)無特定條件，那么不能說向心加速度與假設(shè)無特定條件，那么不能說向心加速度與r是成正比還是成反比。是成正比還是成反比。精典例如精典例如例例4 (多項選擇多項選擇)一個小球以大小為一個小球以大小為a4 m/s2的向心加速度做勻速圓周運動，半徑的向心加速度做勻速圓周運動，半徑r1 m，那么以下說法正確的選項是